LED在地下車庫照明工程中的應(yīng)用

邴樹奎 王云峰 高 杰

(中國人民解放軍總后勤部建筑設(shè)計研究院，北京 100036)

1 前言

LED在室內(nèi)照明工程中的應(yīng)用已疾步走來，室內(nèi)照明涉及的面很寬，應(yīng)用的照明產(chǎn)品種類繁多，究竟LED產(chǎn)品適合在什么場合應(yīng)用，應(yīng)該開發(fā)什么類型產(chǎn)品，應(yīng)該引起設(shè)計者和企業(yè)制造商高度重視。近幾年，一些企業(yè)對LED光源，燈具制造和照明工程還不完全了解，盲目上項目，產(chǎn)品定位不準確，導(dǎo)致一些不應(yīng)有的損失，甚至倒閉。室內(nèi)照明基本是功能性照明，建筑構(gòu)造復(fù)雜，產(chǎn)品技術(shù)性能要求高，產(chǎn)品的性價比要求高，現(xiàn)階段LED照明離不開可控性，采用智能控制的照明產(chǎn)品才有較高的性價比，才有生命力，真正體現(xiàn)LED光源的優(yōu)點和特點。

目前，很多企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)的替代T5、T8直管熒光燈和一體化球泡燈產(chǎn)品，只是臨時替代產(chǎn)品，性價比并不高，不是目前LED產(chǎn)品的發(fā)展方向。LED照明產(chǎn)品應(yīng)該有自己的特點，外觀造型要創(chuàng)新，功能要創(chuàng)新，控制要創(chuàng)新，燈體結(jié)構(gòu)要創(chuàng)新，只有創(chuàng)新才有發(fā)展，千萬不能什么產(chǎn)品都做，什么產(chǎn)品也沒特點，要突破傳統(tǒng)光源燈具的模式，要做中國創(chuàng)造的產(chǎn)品，走創(chuàng)新發(fā)展之路。

在室內(nèi)照明方面，LED燈具用在什么地方，應(yīng)該用什么類型的燈具，采用什么類型的控制方式，是進行室內(nèi)照明工程設(shè)計基礎(chǔ)。要根據(jù)LED的特點、優(yōu)點開發(fā)適合室內(nèi)應(yīng)用的照明產(chǎn)品，才能有創(chuàng)新，才能滿足照明功能的要求，才能真正實現(xiàn)照明節(jié)能。

照明節(jié)能主要由五個方面構(gòu)成:一是節(jié)能設(shè)計;二是采用高效光源;三是采用高效燈具;四是采用有效的照明控制系統(tǒng);五是完善的運行管理;五個方面缺一不可。LED光源作為光效發(fā)展最快的光源，是繼白熾燈、氣體放電燈之后新興的固態(tài)光源。由于其體積小、功效高、色彩豐富、燈具造型容易、無頻閃、啟動快、控制方便等諸多優(yōu)點，在目前的照明工程中得到廣泛應(yīng)用，特別是近幾年室外的夜景景觀照明，起到了其他光源不可替代的作用。由于LED光源具有可控性強的優(yōu)點，更適合在地下車庫照明中應(yīng)用。

2 地下車庫的照明現(xiàn)狀

現(xiàn)代城市的發(fā)展，造就了數(shù)以萬計的地下車庫，目前地下車庫照明主要存在以下幾個問題:

1)車庫照明標準。地下車庫的照明工程設(shè)計主要依據(jù)是《建筑照明設(shè)計標準》GB 50034—2004，該標準規(guī)定地面照度為75lx。根據(jù)實際使用的情況，75lx的照度標準有些偏高，因為地下車庫人員活動需要的是局部照明，對整體照明要求不高，建議照度標準修定為50lx較為合適，可以滿足車庫照明的要求。

2)燈具應(yīng)用狀況。目前車庫的照明光源基本是采用T8或T5直管熒光燈，燈具大致分為盒式燈具和防塵型燈具兩類。安裝采用照明母線方式、吸頂方式和吊鏈方式等?？刂品绞交静捎眉腥斯た刂疲芍蛋鄦T在值班操作間控制。由于地下車庫需要24小時照明，車庫照明處于長明燈狀態(tài)，燈管的損耗率非常高，需經(jīng)常更換燈管，維護工作量大，維護費用高。有些車庫為了節(jié)電，只裝一半的燈管，有些管理不到位的車庫，燈管無人更換，幾乎處于黑暗狀態(tài)。

3)不同類型建筑的車庫使用情況。商業(yè)、寫字樓及醫(yī)療建筑地下車庫車輛的流動頻率較高，平均2小時左右流動換位一次，但是非營業(yè)時間幾乎沒有車輛流動，照明燈具依然處于常亮狀態(tài);交通建筑如機場、火車站等車庫午夜期間也很少有車輛流動;辦公、寫字樓和居住小區(qū)等車輛的流動頻率較低，早晚上下班是高峰期，其余時間幾乎很少有車輛和人員流動，照明燈仍然處于長明狀態(tài)，照明用電浪費非常嚴重。

3 地下車庫的照明設(shè)計與節(jié)能

3.1 合理布置燈位

新車庫設(shè)計。光源宜采用LED光源，燈具宜采用12～16W左右LED光源加紅外或雷達控制方式，色溫4500K左右。庫內(nèi)行車主道，應(yīng)均勻布置燈具，燈具間距7米左右 (根據(jù)地面材料的反射率確定)，由于地下車庫的層高較低，燈具的光源不宜選的過大，配光角度不宜過小，盡量提高照明的均勻度。

每個車位上方布置一盞燈具，方便駐車使用。車輛出入口處，燈具布置間距可以小一些，照度適當提高，在視覺上有一個明暗適應(yīng)過程。車輛出入口露天處的燈具采用墻面嵌入安裝方式，燈具的防護等級應(yīng)達到IP55以上，防止雨水浸入，安裝高度一般距離地面30cm左右，燈光投射地面，不能產(chǎn)生眩光，影響駕駛。

已有車庫改造。已有車庫照明節(jié)能改造，采用LED智能控制燈具，光源12～16W左右，更換燈具前一定要通過現(xiàn)場實際調(diào)查，摸清原有線路的敷設(shè)方式和燈具的安裝方式，選擇合適的替代燈具，改造項目選擇單燈單控方式比較簡單，配電線路一般不用改造。

室外停車樓，由于白天無需開燈，LED智能車庫燈要增加照度自動控制功能，當庫內(nèi)照度低于規(guī)定值時，照明燈具才能開啟。

3.2 光源

車庫照明光源應(yīng)選用LED光源，它是LED光源最理想的應(yīng)用場所，一是便于控制，二是節(jié)能，三是充分發(fā)揮LED光源的應(yīng)用長處，四是提高LED燈具應(yīng)用的性價比，與T5、T8直管熒光燈相比，投資的回收周期一般為一年左右。

眾所周知，發(fā)光二極管 (LED)白光理論光效可達300lm/W以上，理論壽命可達10萬小時以上，由于制造和應(yīng)用等不合理，其使用壽命遠未達到理想值，其產(chǎn)業(yè)遠未進入成熟期，無論是在芯片的封裝還是在燈具的制造上，都有很大的創(chuàng)新和發(fā)展空間，而且近幾年在政府的支持和推動下，發(fā)展的速度非?？?，光源的價格降低較快，為LED應(yīng)用創(chuàng)造很好的條件。

車庫照明目前用智能LED燈代替T5、T8熒光燈管是比較合適的。因為LED光源有很強的可控性，功率可變性，采用智能控制，性價比很高，光效已略高于直管熒光燈，不但節(jié)電效果顯著，而且使用壽命長，維護費用有效降低，雖然初次安裝費用高一些，但是，一年左右的時間即可回收。表1是LED智能車庫燈光源與常用熒光燈光源基本技術(shù)參數(shù)比較，從表中可見，LED在車庫中應(yīng)用有其明顯的優(yōu)勢，也符合其可控性的特點。

表1 LED地下車庫燈與常用熒光燈光源基本技術(shù)參數(shù)比較

3.3 照明燈具

由于LED是固態(tài)光源，具有體積小，響應(yīng)快，可以模塊組合，功率大小可以隨意調(diào)整，直流電源驅(qū)動的特點，為燈具制造帶來極大的方便?？梢愿鶕?jù)需要制作成各種功能的照明型燈具，也可以根據(jù)藝術(shù)照明的需要制作成藝術(shù)品燈具，使燈具的制造隨心所欲。

地下車庫智能LED燈是根據(jù)車庫的特點，制造與其相適應(yīng)的燈具。地下車庫LED燈一定要與控制結(jié)合在一起，才能發(fā)揮LED光源的特長，電源控制模塊與LED光源模塊要采用接插件方式連接，便于維護更換。燈具的外形應(yīng)創(chuàng)新，不能和傳統(tǒng)光源的燈具一樣，LED燈具要有藝術(shù)造型，由于其長期處于低亮度狀態(tài)，一般不需要散熱處理，要降低材料的消耗，節(jié)材也是節(jié)能的一部分。

目前應(yīng)用在車庫照明的傳感器基本上分為兩種類型，一種是紅外傳感器，價格較低，缺點是由于受層高和輻射角度的限制有一定的探測盲區(qū)。另一種是雷達傳感器，可以克服探測角度盲區(qū)的缺點，價格要略高一點，兩種傳感器分別與LED照明燈組合在一起，可有效實現(xiàn)地下車庫的照明節(jié)能。當有人有車在燈周圍活動時，LED照明燈呈滿功率運行，滿足照明的需要，當無人無車時，燈處于休眠狀態(tài)，保持3W左右的低功率照明，維持在安全照明所需的最低照度，實現(xiàn)照明節(jié)電，其節(jié)電率可達80%以上。圖1、圖2是智能控制 LED燈在車庫照明應(yīng)用實景照片。表2是地下車庫LED智能燈與直管熒光燈技術(shù)經(jīng)濟對比表。

圖1 雷達控制LED燈休眠狀態(tài)

圖2 雷達控制LED燈全亮狀態(tài)

從表2可見，采用智能LED燈，每年節(jié)電是相當可觀的，也可以節(jié)約很多物業(yè)管理的電費開支和減少維護工作量。圖3是帶紅外控制的智能LED車庫燈，圖4是帶雷達控制的智能LED車庫燈。

圖3 帶紅外控制的智能LED車庫燈

表2 智能LED車庫燈與熒光燈技術(shù)經(jīng)濟對比表

圖4 帶雷達控制的智能LED車庫燈

3.4 控制方式

(1)紅外傳感器控制方式。紅外傳感器用于控制照明燈具的點滅已有很長的歷史。最初，起始于室內(nèi)樓梯燈、樓道燈等的自動點滅控制，由于光源多數(shù)是白熾燈，控制還比較方便，但是，也有采用緊湊型熒光燈的，使光源的壽命大為減少，頻閃現(xiàn)象也比較嚴重。隨著白熾燈的逐步淘汰，和LED光源的普及應(yīng)用，為紅外傳感器的應(yīng)用帶來極廣的范圍，照明控制的成本逐漸降低，性價比不斷得到提高，節(jié)能效果更明顯。

紅外傳感器是靠人體發(fā)射的紅外線工作的。人體發(fā)射的紅外線，通過菲涅爾濾光透鏡增強后聚集到熱釋電元件上，當人體活動時紅外輻射的發(fā)射位置發(fā)生變化，該元件就會失去電平衡，轉(zhuǎn)換成電信號，即熱電轉(zhuǎn)換。人體的正常溫度為36攝氏度左右，放射出的遠紅外線峰值是9.4μm。通過檢測人體表面溫度與環(huán)境溫度之差的變化，產(chǎn)生的電信號，判斷是否有人活動而輸出信號。紅外線傳感器的種類很多，應(yīng)用也比較廣泛，傳感器元件的性能和透鏡的設(shè)計也有很多類型，一般分為大面積型和小面積型。近年來，開發(fā)了微型傳感器裝設(shè)在照明燈具內(nèi)，如車庫燈系列、樓梯燈系列、賓館客房照明燈系列等。

紅外線傳感器由于價格較低，一般不需要調(diào)整等特點，得到廣泛應(yīng)用。在燈具設(shè)計時應(yīng)掌握其特點和使用環(huán)境，正確地應(yīng)用傳感器，努力降低燈具制造成本是非常重要的。

(2)雷達傳感器控制方式。雷達 (微波)傳感器的應(yīng)用案例是很多的，歷史也很悠久，早期，廣泛應(yīng)用在軍事、航運、汽車、物位測量、生命探測等領(lǐng)域，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。雷達的作用距離與脈沖寬度和波束垂直寬度有關(guān)，如脈沖寬度為0.01微秒，距離的分辯力約為25米。雷達是通過發(fā)射電磁波和回波，對目標進行探測和測定目標信息的設(shè)備。根據(jù)這個特點，開發(fā)了微型傳感器與燈具組合在一起，實現(xiàn)對燈具的控制，達到方便使用和節(jié)能的目的。表3是燈具控制系統(tǒng)中常用的紅外傳感器和雷達 (超聲波)傳感器性能比較，工程設(shè)計時可根據(jù)其特點，選擇合適的控制方式。

表3 地下車庫常用紅外傳感器和雷達傳感器性能比較

(3)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)分為單燈單控的獨立控制方式和綜合系統(tǒng)控制方式兩種。單燈單控的獨立控制方式是將傳感器與光源組合裝在一個燈具內(nèi)，當傳感器感應(yīng)到移動信號后燈全部點亮;當信號消失后，經(jīng)過1分鐘左右延時后，照明燈具維持在低功率照明狀態(tài)。這種方式布線簡單，安裝、維護方便，也適合已有車庫的照明節(jié)能改造。

綜合控制系統(tǒng)智能化程度較高，該系統(tǒng)不僅包含燈具智能控制，而且還包括車位檢測，提供車位空位的數(shù)量和駐車地點，進場、出場車輛統(tǒng)計，監(jiān)控錄像等一些功能，也可以增加消防和應(yīng)急疏散功能。車庫照明燈引入傳感器智能控制系統(tǒng)，主要作用是:

1)能源被充分有效利用，能源的效率提高，節(jié)能效果顯著。在行車和駐車時，在需要照明的范圍內(nèi)燈光處于高亮狀態(tài)，滿足車輛、行人的照明需求。當行人車輛離開后，延時1～2分鐘，燈光處于低亮休眠狀態(tài)，達到節(jié)能控制的目的。

2)提高舒適性，進行調(diào)光控制，可以方便地實現(xiàn)人性化要求。

3)延長光源的使用壽命。LED光源由于長期處于低亮狀態(tài)，溫升較慢，溫度較低，有利于延長LED光源的使用壽命。

4)降低LED燈具造價和金屬材料的用量。由于LED光源高亮?xí)r間較短，一般不需要特殊散熱處理，降低散熱金屬材料的用量，減小燈具體量和制造成本，同時也降低工程造價。

5)降低維護費用，提高照明質(zhì)量。由于不需要經(jīng)常更換燈管，節(jié)約了大量人工費和燈管更換費用，保障照明燈具的完好狀態(tài)，提高了照明質(zhì)量。

4 燈具制造及工程安裝中存在的問題

關(guān)于LED燈具制造存在的問題。由于生產(chǎn)LED燈具的企業(yè)很多是新型企業(yè)，多數(shù)沒有生產(chǎn)燈具的經(jīng)驗，生產(chǎn)的燈具不同程度存在一些問題，主要有以下幾個方面。

1)GB 50303—2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》19.1.1規(guī)定: “燈具重量大于3kg時，固定在螺栓或預(yù)埋吊鉤上”。大于0.5kg的燈具采用吊鏈安裝。很多重量大于3kg燈具沒有固定螺栓和安裝吊件的條件，給燈具安裝帶來很多不便。

2)外引導(dǎo)線的截面偏小，不符合GB 50303—2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》19.2.1條的規(guī)定，19.2.1條規(guī)定燈具的外引線，室內(nèi)民用建筑為銅線0.5 mm2.，室內(nèi)工業(yè)建筑為銅線1.0 mm2。華北地區(qū)標準圖集09BD6《照明裝置》中規(guī)定，燈具內(nèi)導(dǎo)線大于0.5 mm2，燈具外導(dǎo)線為大于1.5mm2。主要考慮導(dǎo)線機械強度和配電線路保護的分斷能力問題。

3)小型燈具可以直接固定在86系列接線盒上，但是，很多燈具的安裝孔、出線孔不標準，不能與86系列接線盒和導(dǎo)管匹配。

4)燈具外形與傳統(tǒng)燈具區(qū)別不大，不美觀，沒有創(chuàng)新，沒有體現(xiàn)LED的特點。

5)部分產(chǎn)品控制電源的可靠性不高，互換性不強，產(chǎn)品不穩(wěn)定，質(zhì)量不佳，整體維護不方便，光源和控制電源那一部分損壞都要整體更換等問題，不僅影響整體使用壽命而且浪費大量的資源。

6)車庫照明是功能性照明，有些LED車庫燈，存在著配光不合理，眩光較大的問題。

7)安全保護接地不符合國家有關(guān)規(guī)范的要求，車庫燈為一類燈具，金屬外殼缺少PE線接線端口。

5 結(jié)束語

綜上所述，LED在車庫照明中有其廣泛的應(yīng)用范圍和發(fā)展空間，有其巨大的商業(yè)潛力，隨著LED技術(shù)的進步，性價比的提高，實際應(yīng)用經(jīng)驗的豐富，LED照明應(yīng)用將快速步入商業(yè)化，系列化，規(guī)?；?，標準化的軌道。

LED照明應(yīng)用和照明節(jié)電工作是一個綜合性的問題，需要多方面的支持與關(guān)注，認真總結(jié)正反兩方面的經(jīng)驗，正確應(yīng)用LED照明，對這一新興產(chǎn)業(yè)給予鼓勵、支持、扶植和推廣，這對推進我國LED照明事業(yè)的健康發(fā)展，對緩解國家目前電力供應(yīng)的緊張狀況，節(jié)約經(jīng)費開支，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟，節(jié)能減排，都具有其實際的意義。

［1］北京照明學(xué)會設(shè)計專業(yè)委員會編，照明設(shè)計手冊.

［2］前田哲治.照明學(xué)會志 (日)，2003年10期.